量子力學古典實在性:退相干理論與米格達爾效應的實驗驗證
编辑者: Irena I
量子力學從微觀世界的疊加態與機率性描述,過渡到我們日常所見的確定性古典實在,是當前物理學界持續探究的核心議題,其中「退相干」(Decoherence)機制成為理論建構的焦點。此一轉化過程旨在闡明波函數塌縮的機制,以及在實際顯現過程中,特定狀態如何被「選擇」出來,從而確立宏觀世界的物理樣貌。
量子疊加態最著名的體現是奧地利物理學家薛丁格於1935年提出的「薛丁格的貓」思想實驗。該實驗設想一隻貓的生死與一個量子事件相連,導致在觀察者打開箱子前,貓理論上處於「活著」與「死了」的疊加態。此弔詭旨在凸顯量子理論在描述宏觀系統時所遭遇的測量問題。儘管薛丁格本人對此理論的哲學意涵感到困擾,此思想實驗至今仍是探討量子到古典過渡的關鍵工具。
退相干理論被視為解釋此過渡的有力工具,它指出系統與其環境(如光子或空氣分子)發生量子糾纏,導致系統的量子相干性迅速喪失。德國學者漢斯·澤賀(H. Dieter Zeh)於1970年首次提出量子去相干的概念,自1980年代以來,此已成為熱門研究領域。理論上,退相干在解決「干涉不可觀測性」和「首選基的問題」方面取得顯著成就,但對於測量會產生單一特定結果的「結果問題」解釋仍存在爭議。
在實際研究層面,物理學家正透過實驗驗證這些理論。例如,中國科學院大學的科研團隊於2026年1月15日首次直接觀測到由量子力學預言的米格達爾(Migdal)效應,該效應涉及中性粒子與原子核碰撞時能量向核外電子的傳遞,此成果發表於國際期刊《自然》。此類實驗驗證,無論是對基本預言的確認,都間接支持了對微觀世界規律的深入理解,進而影響我們對古典世界如何從量子基礎中「湧現」的認知。
當前,除了退相干這一主流觀點外,仍存在其他解釋,例如許多人支持的「多世界詮釋」。然而,退相干綱領的優勢在於,它能以純粹操作性的術語,在標準量子力學形式主義內解釋許多現象,無需引入額外的規則。此外,量子計算領域的蓬勃發展,使得管理退相干成為核心技術挑戰。麥肯錫預測全球量子產業市場規模有望在2030年突破900億美元,顯示理論研究與技術應用正加速推進。
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來源
Sciencepost
arXiv.org e-Print archive
How Does the Quantum World Becomes Classical | by Siva Ramana H V
Physicists unlock a new way to detect tiny fluctuations in spacetime - SciTechDaily
The future is quantum - Royal European Academy of Doctors
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